EP0853146A2 - Verfahren zur Herstellung von cellulosischen Fasern und cellulosische Fasern - Google Patents

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EP0853146A2
EP0853146A2 EP97122595A EP97122595A EP0853146A2 EP 0853146 A2 EP0853146 A2 EP 0853146A2 EP 97122595 A EP97122595 A EP 97122595A EP 97122595 A EP97122595 A EP 97122595A EP 0853146 A2 EP0853146 A2 EP 0853146A2
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EP
European Patent Office
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fibers
precipitation
solution
less
cellulose
Prior art date
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EP97122595A
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EP0853146A3 (de
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Hans-Jürgen Pitowski
Ulrich-Wigand Dr. Wachsmann
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Acordis AG
Original Assignee
Akzo Nobel NV
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Publication date
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Publication of EP0853146A3 publication Critical patent/EP0853146A3/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F2/00—Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2933—Coated or with bond, impregnation or core
    • Y10T428/2964—Artificial fiber or filament
    • Y10T428/2965—Cellulosic

Definitions

  • the invention relates to a method for producing cellulosic Fibers from a solution of cellulose in a tertiary Amine oxide and possibly water, being passed through a spinneret solution formed into fibers coagulated in at least two stages and then the fibers are washed and dried; as well as cellulosic fibers.
  • a process for making cellulosic fibers from a Solution of cellulose in a tertiary amine oxide and water, which also as Lyocell fibers or solvent-spun Fibers are referred to, for example, in US-A-4,246,221 described.
  • Lyocell process cellulose is produced in an organic solvent, for example N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO) solved.
  • NMMO N-methylmorpholine-N-oxide
  • the solution too Water and possibly a stabilizer, such as propyl gallic acid can contain, is through a spinneret into an air gap Fibers or filaments extruded and then in one Precipitation bath coagulates.
  • There is an extractor behind the precipitation bath like a godet over which the fibers are under tension be performed. With the help of further godets, the fibers transported to the next treatment steps. These are usually the fiber washing, the finishing, the Drying and winding up.
  • Lyocell fibers have a strong tendency to fibrillate on.
  • WO95 / 30043 WO96 / 0777, WO96 / 0779 and EP-A-0 691 426 Measures are proposed to reduce the tendency to fibrillation of lyocell fibers. These measures include the addition of additives to the coagulant, the use of special gases in the air gap or the aftertreatment of the Fibers with chemicals such as cross-linking agents.
  • these methods have the disadvantage that the additional in chemicals introduced into the process with a view to being environmentally friendly Litigation with special methods again must be recovered, making the process more complex and become more expensive.
  • WO96 / 20301 also discloses a process for the production cellulosic moldings, such as fibers or filaments, from one Solution of cellulose in a tertiary amine oxide.
  • the according This document produced fibers that are also less Should have a tendency to fibrillation, have a core-shell structure.
  • At the core of the fibers is a high super molecular weight Order with small, finely dispersed pores, and there is a slight super-molecular order in the mantle large heterogeneous cavities.
  • the core-shell structure of the fibers is achieved in that the solution formed into fibers is passed successively through at least two precipitation baths, wherein slower coagulation of the cellulose in the first coagulation bath compared to the last precipitation bath.
  • the first precipitation bath is an alcoholic bath, such as hexanol or a Mixture of hexanol / isopropanol used.
  • a second precipitation bath for example, an aqueous NMMO is used, the the first precipitation bath is arranged directly above the second precipitation bath.
  • This process for the production of core-sheath fibers has the disadvantage that additional chemicals in the process be introduced. In those following the precipitation Baths arrive next to the tertiary amine oxide, which is used to prepare the solution is used, these additional substances ins Wash water.
  • the Lyocell process is known for its special environmental compatibility known because the used for solution preparation tertiary amine oxide almost completely recovered and again the solution preparation can be supplied. The use of others chemical substances make this recovery difficult is therefore disadvantageous for economic litigation.
  • the invention is therefore based on the object of a method for the production of Lyocell fibers with reduced tendency to Provide fibrillation by adding additional Chemicals is not required. Furthermore it is Object of the invention to provide lyocell fibers which in addition to reduced fibrillation compared to usual Lyocell fibers have higher staining depth.
  • This task is accomplished using a cellulosic process Fibers from a solution of cellulose in a tertiary Amine oxide and optionally water dissolved, which by a Spinneret fiber-formed solution in at least two stages is coagulated and the fibers are then washed and dried be, and wherein the coagulation in at least two Stages take place such that the residence time of the fibers in the first precipitation level is set so that when leaving the in the first precipitation step, only the stickiness of the surface the solution formed into fibers is prevented and in others Precipitation stages kept the fibers in a tensionless state and when leaving the last precipitation level the Fibers are coagulated.
  • the cellulose solution is passed through a heated spinneret, with a Variety of holes shaped into fibers.
  • the molded solution is then cooled in an air gap and at least around a factor of 1, preferably greater than a factor of 4.
  • the first precipitation stage is carried out in such a way that that in the fiber-shaped solution only the Stickiness of the surface is prevented.
  • the fibers can for this purpose by means of a trigger element arranged behind the first precipitation stage, passed through a precipitation bath like a godet will.
  • the required residence time of the fibers in the first Precipitation level can, for example, over the length or depth of a Precipitation bath and the speed at which the fibers passed through the precipitation bath, i.e. the spinning speed, can be set.
  • the optimization is carried out so that if the length or height for a given spinning speed of the precipitation bath was reached, with a maximum of one bond is reached, checked again in a subsequent test will whether there is a further decrease in the precipitation bath height or length leads to an increase in the number of bonds. So it becomes just for a certain spinning speed Dwell time set in the first precipitation stage at which the criterion of at most one fiber bond is met.
  • the fibers in the context of the present invention under fibers Filaments, so-called continuous fibers, which are also in the form of Hollow fibers can be present, and also shorter fibers, which are usually to be referred to as staple fibers are for the further precipitation stages, i.e. after the first Precipitation stage, placed without tension on a sieve belt.
  • the coagulation of the fibers in the further precipitation stages, or in the second precipitation stage does not take place in a separate one Bathroom in which another precipitation medium is used, but is carried out, for example, by the fibers the precipitation bath liquid entrained in the first precipitation stage.
  • the fibers in the de-energized state To make it slow, it is advantageous if the fibers only carry a little precipitation bath liquid from the first precipitation stage.
  • the fibers in the further precipitation stages for example to be treated with water on the sieve belt in addition to already Wash off the precipitation bath liquid.
  • the fibers after the first precipitation stage over two godets so that the fibers between the Sagging godets freely, and being coagulated in the second precipitation stage by the from the first precipitation stage coagulants carried by the fibers.
  • the sag is roughly is constant. This can be done by simply regulating the speed of the following godets. For example the second godet may have a lower surface speed exhibit than the first godet.
  • the distance between the two godets should be large, for example in the order of 2 m to the voltage-free Condition of the fibers upright if possible over a longer period to obtain. It also turned out to be cheap if the fibers dry under a tension of less than 1 cN / tex, preferably kept in a de-energized state will.
  • the fibers should only be in the first precipitation stage for a very short time.
  • the residence time in the first precipitation stage should only last until the fiber dimension is fixed and a skin has formed which prevents the fibers from sticking to one another.
  • the fibers are therefore preferably passed through the first precipitation stage in a period t F of less than 0.02 s, which can be very advantageously in the form of a funnel precipitation bath, since the height of the precipitation medium can be set quite easily in a funnel precipitation bath, which is the case for the above described optimization of the number of fiber bonds is favorable.
  • Aqueous NMMO with an NMMO concentration is preferred as the precipitation medium used greater than 10%, in particular greater than 15%.
  • the temperature of the precipitation medium in the first precipitation stage is preferably less than 15 ° C, especially less than 8 ° C.
  • the individual titer of a fiber is usually given in dtex, where 1 dtex is defined as 1 g / (10,000 m). A fiber with a single titer of 2 dtex thus corresponds to 2 g / (10,000 m) thus 2 10 -4 g / m.
  • A is preferred for the production of the cellulose solution
  • Cellulose used which is a mixture of cellulose which has a different degree of polymerization (DP) exhibit.
  • the cellulose concentration in the solution should be lower than 15% by weight, preferably less than 12% by weight correspondingly less than 0.15 or 0.12 kg of cellulose per kg of solution.
  • the size K R t R ⁇ C / T , where c is the cellulose concentration of the solution in kg / kg, T is the individual titer of the fibers in g / m and t R is the residence time in s of the fibers in the de-energized state, should therefore be greater than 110 nm / g, preferably greater than 190 nm / g.
  • the parameter F is preferably less than 3.3.
  • the fibers preferably have an orientation of the amorphous regions f a of less than 0.46, in particular less than 0.39.
  • the crystallite width L (110) is preferably less than 3.5 nm, in particular less than 3.2 nm, and the crystallite length L (004) is preferably less than 14 nm, in particular less than 13.5 nm.
  • the birefringence is preferably less than 0.040, in particular less than 0.035, this on a dry fiber with a diameter of less than 15 microns was determined.
  • the Fibers according to the invention have only a very low tendency to fibrillate on.
  • the initial module of the fibers according to the invention is less than the usual Lyocell fibers, which is the advantage has that fabric made from the fibers of the invention have a soft grip.
  • FIG. 1 schematically shown wet scrubber.
  • the Wet scrubbing equipment essentially consists of the elements 1 to 6, which are explained below:
  • Primary fibrillation means that only on the fiber surface Fibrils are observed.
  • Secondary fibrillation means that the fibrils are also in deeper layers of the fibers can be observed. The stronger the Secondary fibrillation progresses, the longer and thicker become the fibrils.
  • the wet abrasion test was carried out for each of the examples below carried out five times each and an average grade calculated.
  • the structural data ie the orientation of the amorphous areas f a , the orientation of the crystalline areas f c , crystallite length L (110), crystallite width L (004) and the crystalline orientation angle and birefringence, of the fibers was determined using WAXS Wide Angle X-Ray scattering ) X-ray wide-angle scattering measurements.
  • WAXS Wide Angle X-Ray scattering X-ray wide-angle scattering measurements.
  • a diffractometer from STOE & CIE GmbH 45 kV, 40 mA, CU K ⁇
  • a position-sensitive detector from the same company were determined.
  • the examined fibers were wound on frames in parallel, and it was measured in transmission.
  • the water retention capacity was determined according to the DIN 53814 (2/74) standard.
  • the L value is used as a measure of the depth of staining stated in%.
  • the L value is a measurement value for a reflection. The lower the L value, the higher the dye absorption and thus the staining depth.
  • the determination of the L value was done on a knitted tube made with solophenyl blue dye GL was colored. The L value was determined using a CHROMAMETER CR300 from MINOLTA.
  • Lyocell fibers made in which a solution of cellulose, NMMO, water and gallic acid propyl ester as a stabilizer a spinneret with 50 holes and a hole diameter of 130 ⁇ m were spun into fibers.
  • the nozzle temperature was 112 ° C, or 109 ° C in Example 4.
  • the fibers were in one Air gap of 130 mm in length, or 135 mm in Example 4, stretched and blown with air across the fiber bundle.
  • a funnel precipitation bath was used in the precipitation bath.
  • the spinning solution consisted of 9% by weight of a pulp with a Degree of polymerization (DP) of about 650.1% by weight of a pulp with a DP of about 6000, corresponding to a cellulose concentration of 0.1 (kg cellulose / kg solution), 77.8% by weight NMMO, 12.1 % By weight of water and 0.1% by weight of propyl gallic acid.
  • DP Degree of polymerization
  • the fibers emerging from the first precipitation stage were included at a speed of 65 m / min with a godet and led to a second godet.
  • the second godet was at a distance of 2 m from the first godet and was operated at the same surface speed.
  • the fibers were initially attached to the godets that they had a clear passage between them. After Leaving the second godet, there was a washing, finishing and drying the fibers.
  • Cellulosic fibers were carried out as in Example 1 produced.
  • the fibers emerging from the precipitation bath were also directly at a speed of 65 m / min deducted from the precipitation bath with a godet and from there, however placed on a slow-running sieve belt without tension. On this was followed by treatment with water after about 2 min wash out the remaining NMMO. Then the fibers finished and dried and removed from the sieve belt and placed on a Coil wound.
  • the fibers were produced as in Example 1. In this example, however, the fibers were moving at a rate of 250 m / min directly after the precipitation bath with a Subtracted godet and a second godet at a distance of 2 m led. The speed of the second godet was 3% less than that of the first godet, and the fibers were himself in a tension-free state between the two godets.
  • the spinning solution consisted of 10.5% by weight of a pulp with a DP of about 650, 0.9% by weight of a pulp with a DP of about 6000, corresponding to a cellulose content of 0.114 77.5% by weight of NMMO, 11% by weight of water and 0.1% by weight of propyl gallic acid.
  • the fibers were in a funnel coagulating bath.
  • the liquid level in the precipitation bath was 20 mm, and the precipitation bath liquid was 15% aqueous NMMO used with a temperature of 5 ° C.
  • the fibers emerging from the precipitation bath were treated with a godet withdrawn and opened at a speed of 100 m / min placed on a sieve belt. There the fibers became dead washed, finished and dried. Then they were from Screen belt removed and wound on a spool.
  • the spinning solution consisted of 9.6% by weight of a pulp with a DP of about 650, 2.4% by weight of a pulp with a DP of about 1700, corresponding to a cellulose concentration of 0.12, 76.9% by weight of NMMO, 11% by weight of water and 0.1% by weight of propyl gallic acid. After passing through the air gap, the fibers became coagulated in a funnel precipitation bath. The liquid level in the precipitation bath was 38 mm, and as the precipitation bath liquid 5% aqueous NMMO with a temperature of 15 ° C was used.
  • the fibers emerging from the precipitation bath were treated with a godet withdrawn at a speed of 100 m / min and directly via further godets to a continuous washing section guided.
  • the fibers showed between the galettes no sag, but they were tightened Condition, i.e. under tension, carried over this.
  • the spinning solution consisted of 10.5% by weight of a pulp with a DP of about 650, 0.9% by weight of a pulp with a DP of about 6000, corresponding to a cellulose concentration of 0.114, 77% by weight NMMO, 11.5% by weight water and 0.1% by weight propyl gallic acid.
  • the Fibers coagulated in a funnel precipitation bath.
  • the liquid level in the precipitation bath was 40 mm, and was used as the precipitation bath liquid demineralized water with a temperature of 13 ° C is used.
  • the fibers emerging from the precipitation bath were treated with a godet withdrawn at a speed of 100 m / min and how in Example 5 directly via further godets under tension a continuous washing section. After the wash Aviv réelle, drying was also carried out continuously and winding up.
  • Fibers have a lower L value and thus a higher depth of dyeing have than the fibers of the comparative examples.
  • A has a higher dye depth in the manufacture of textiles Advantage that faster and more intensive staining is possible is, and the possibilities of a common staining with others Materials, e.g. in blended fabrics.
  • the examples thus demonstrate that with the method according to the invention in an effective manner and with economical process management, i.e. without the use of other chemicals, fibers with extremely low tendency to fibrillation can.
  • the fibers according to the invention are distinguished, like that in the data listed in the table using x-ray wide-angle scattering measurements were determined, prove, by a new one Structure compared to conventional Lyocell fibers.
  • the firmness The fibers of the invention are more common than those Lyocell fibers lower, but this is for the use of the fibers not disadvantageous in the textile area, since none in this high strength are required.
  • processing is due to the lower modulus of the fibers in the production of slip and warp beams and their Further processing on looms and knitting machines made easier.

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Abstract

Um cellulosische Fasern aus einer Lösung von Cellulose in einem tertiären Aminoxid und ggf. Wasser mit geringer Neigung zur Fibrillierung zur Verfügung zu stellen, werden die Fasern in mindestens zwei Stufen derart koaguliert, daß die Verweilzeit der Fasern in der ersten Fällungsstufe so eingestellt wird, daß bei Verlassen der ersten Fällungsstufe lediglich die Klebrigkeit der Oberfläche der zu Fasern geformten Lösung unterbunden ist und in weiteren Fällungsstufen die Fasern in einem spannungslosen Zustand gehalten werden und beim Verlassen der letzten Fällungsstufe die Fasern durchkoaguliert sind. Die cellulosischen Fasern weisen eine neue Struktur auf und verfügen neben einer sehr geringen Neigung zur Fibrillierung über eine hohe Anfärbtiefe.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von cellulosischen Fasern aus einer Lösung von Cellulose in einem tertiären Aminoxid und ggf. Wasser, wobei die durch eine Spinndüse zu Fasern geformte Lösung in mindestens zwei Stufen koaguliert wird und die Fasern anschließend gewaschen und getrocknet werden; sowie cellulosische Fasern.
Ein Verfahren zur Herstellung von cellulosischen Fasern aus einer Lösung von Cellulose in einem tertiären Aminoxid und Wasser, die auch als Lyocell-Fasern oder lösungsmittelgesponnene Fasern bezeichnet werden, ist beispielsweise in US-A-4,246,221 beschrieben. In diesem sogenannten Lyocell-Verfahren wird Cellulose in einem organischen Lösungsmittel, beispielsweise N-Methylmorpholin-N-oxid (NMMO) gelöst. Die Lösung, die auch noch Wasser und ggf. einen Stabilisator, wie Gallussäurepropylester enthalten kann, wird durch eine Spinndüse in einen Luftspalt zu Fasern oder Filamenten extrudiert und anschließend in einem Fällbad koaguliert. Hinter dem Fällbad befindet sich ein Abzugsorgan, wie eine Galette, über das die Fasern unter Spannung geführt werden. Mit Hilfe von weiteren Galetten werden die Fasern zu den nächsten Behandlungsschritten weitertransportiert. Dies sind in der Regel die Faserwäsche, die Avivierung, die Trocknung und Aufwickelung.
Lyocell-Fasern weisen eine starke Neigung zur Fibrillierung auf. In WO95/30043, WO96/0777, WO96/0779 und EP-A-0 691 426 werden Maßnahmen vorgeschlagen, um die Neigung zur Fibrillierung von Lyocell-Fasern zu vermindern. Diese Maßnahmen umfassen die Zugabe von Additiven zum Koagulationsmittel, die Verwendung von speziellen Gasen im Luftspalt oder die Nachbehandlung der Fasern mit Chemikalien, wie beispielsweise Vernetzungsmitteln. Diese Verfahren haben aber den Nachteil, daß die zusätzlich in den Prozeß eingebrachten Chemikalien im Hinblick auf eine umweltfreundliche Prozeßführung mit speziellen Methoden wieder zurückgewonnen werden müssen, wodurch die Verfahren aufwendiger und kostenintensiver werden.
Auch die WO96/20301 offenbart ein Verfahren zur Herstellung cellulosischer Formkörper, wie Fasern oder Filamenten, aus einer Lösung von Cellulose in einem tertiären Aminoxid. Die gemäß dieser Schrift hergestellten Fasern, die auch eine geringere Neigung zur Fibrillierung aufweisen sollen, haben einen Kern-Mantel-Aufbau. Im Kern der Fasern liegt eine hohe übermolekulare Ordnung mit kleinen, feindispers verteilten Poren vor, und im Mantel liegt eine geringe übermolekulare Ordnung vor mit großen heterogenen Hohlräumen. Der Kern-Mantel-Aufbau der Fasern wird dadurch erreicht, daß die zu Fasern geformte Lösung nacheinander durch mindestens zwei Fällbäder geführt wird, wobei im ersten Fällbad eine langsamere Koagulation der Cellulose gegenüber dem letzten Fällbad erfolgt. Dazu wird beispielsweise als erstes Fällbad ein alkoholisches Bad, wie Hexanol oder eine Mischung Hexanol/Isopropanol eingesetzt. Als zweites Fällbad wird beispielsweise ein wässriges NMMO eingesetzt, wobei das erste Fällbad direkt über dem zweiten Fällbad angeordnet ist. Auch dieses Verfahren zur Herstellung von Kern-Mantel-Fasern weist den Nachteil auf, daß zusätzliche Chemikalien in den Prozeß eingebracht werden. In den sich der Fällung anschließenden Bädern gelangen neben dem tertiären Aminoxid, das zur Lösungsherstellung eingesetzt wird, auch diese zusätzlichen Stoffe ins Waschwasser.
Das Lyocell-Verfahren ist für seine besondere Umweltverträglichkeit bekannt, da das zur Lösungsherstellung eingesetzte tertiäre Aminoxid fast vollständig zurückgewonnen und wieder der Lösungsherstellung zugeführt werden kann. Der Einsatz weiterer chemischer Substanzen erschwert diese Rückgewinnung und ist somit nachteilig für eine ökonomische Prozeßführung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Lyocell-Fasern mit verringerter Neigung zur Fibrillierung zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Zugabe zusätzlicher Chemikalien nicht erforderlich ist. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, Lyocell-Fasern zur Verfügung zu stellen, die neben einer verringerten Fibrillierung eine im Vergleich zu üblichen Lyocell-Fasern höhere Anfärbtiefe aufweisen.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Herstellung von cellulosischen Fasern aus einer Lösung von Cellulose in einem tertiären Aminoxid und ggf. Wasser gelöst, wobei die durch eine Spinndüse zu Fasern geformte Lösung in mindestens zwei Stufen koaguliert wird und die Fasern anschließend gewaschen und getrocknet werden, und wobei die Koagulation in mindestens zwei Stufen derart erfolgt, daß die Verweilzeit der Fasern in der ersten Fällungsstufe so eingestellt wird, daß bei Verlassen der ersten Fällungsstufe lediglich die Klebrigkeit der Oberfläche der zu Fasern geformten Lösung unterbunden ist und in weiteren Fällungsstufen die Fasern in einem spannungslosen Zustand gehalten werden und beim Verlassen der letzten Fällungsstufe die Fasern durchkoaguliert sind.
Im Unterschied zum Verfahren der WO96/20301, bei dem mindestens zwei Fällbäder eingesetzt werden, die die Löslichkeit der Cellulose in Aminoxid in unterschiedlicher Weise herabsetzen, um einen Kern-Mantel-Aufbau der Faser zu erzeugen, wird beim Verfahren der vorliegenden Erfindung nicht mit Fällmedien gearbeitet, die die Löslichkeit der Cellulose unterschiedlich herabsetzen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird in allen Fällungsstufen mit dem gleichen oder vergleichbaren Koagulationsmitteln, wie wässriges NMMO gearbeitet. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fasern weisen somit auch nicht den ausgeprägten Kern-Mantel-Aufbau der WO96/20301 auf, sondern weisen diesbezüglich eine Morphologie auf, die der üblicher Lyocell-Fasern entspricht.
Die Celluloselösung wird durch eine beheizte Spinndüse, mit einer Vielzahl von Löchern zu Fasern geformt. Die geformte Lösung wird anschließend in einem Luftspalt gekühlt und mindestens um einem Faktor 1, vorzugsweise größer als um einen Faktor 4 verstreckt. Die erste Fällungsstufe wird erfindunggemäß so durchgeführt, daß bei der zu Fasern geformten Lösung lediglich die Klebrigkeit der Oberfläche unterbunden ist. Die Fasern können dazu durch ein hinter der ersten Fällungsstufe angeordnetes Abzugsorgan, wie einer Galette durch ein Fällbad hindurchgeführt werden. Die erforderliche Verweilzeit der Fasern in der ersten Fällunggstufe kann beispielsweise über die Länge bzw. Tiefe eines Fällbades und über die Geschwindigkeit mit der die Fasern durch das Fällbad geleitet werden, also der Spinngeschwindigkeit, eingestellt werden.
Mit abnehmender Verweilzeit des Faserbündels in der ersten Fällstufe kommt es zu einer Zunahme von Verklebungen der Fasern, die nach dem Zusammenführen der einzelnen Fasern zum Garn nebeneinander liegen. Eine derartige Verklebung kann festgestellt werden, in dem ein etwa 10 bis 15 cm langer Abschnitt des Garns in eine mit Wasser gefüllte Schale gelegt wird. Die Fasern schwimmen auseinander und Verklebungen können leicht identifiziert werden. Dieser Test wird mit fünf Garnabschnitten, die nicht direkt hintereinander liegen sollen, wiederholt. Die Anzahl der Verklebungspunkte ist ein Maß für den Grad der Faserverklebung. Für jede Spinngeschwindigkeit und für jeden Titer wird die Anzahl der Faserverklebungen in Abhängigkeit von der Länge bzw. Höhe der ersten Fällstufe ermittelt. Für das erfindungsgemäße Verfahren wird für jede Spinngeschwindigkeit die Länge bzw. Höhe der ersten Fällungsstufe so ausgewählt, daß maximal eine Faserverklebung auftritt.
Da die Verweilzeit in der ersten Fällungsstufe möglichst gering sein sollte, wird die Optimierung so durchgeführt, daß, wenn für eine vorgegebene Spinngeschwindigkeit die Länge oder Höhe des Fällbades erreicht wurde, bei der maximal eine Verklebung erreicht wird, in einem anschließenden Test noch einmal überprüft wird, ob es bei weiterer Verringerung der Fällbadhöhe oder -länge zu einen Anstieg der Zahl der Verklebungen kommt. Es wird also für eine bestimmte Spinngeschwindigkeit gerade die Verweilzeit in der ersten Fällungsstufe eingestellt, bei der das Kriterium maximal einer Faserverklebung erreicht wird.
Der Begriff "spannungsloser Zustand" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung so zu verstehen, daß die Fasern maximal unter der Spannung stehen, den sie durch ihr Eigengewicht hervorrufen.
Im vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens können die Fasern, wobei im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter Fasern Filamente, also sogenannte Endlosfasern, die auch in Form von Hohlfasern vorliegen können, und auch kürzere Fasern, die üblicherweise als Stapelfasern bezeichnet werden, zu verstehen sind, für die weiteren Fällungsstufen, d.h. nach der ersten Fällungsstufe, spannungslos auf einem Siebband abgelegt werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat es sich als günstig erwiesen, die Koagulation zweistufig durchzuführen, wobei es aber von entscheidender Bedeutung ist, daß in der ersten Stufe nur die Klebrigkeit der Oberfläche der Fasern unterbunden wird und daß die eigentliche Koagulation der Faser in der zweiten Stufe spannungslos erfolgt.
Die Durchkoagulation der Fasern in den weiteren Fällungsstufen, bzw. in der zweiten Fällungsstufe erfolgt nicht in einem separaten Bad, in dem ein weiteres Fällmedium eingesetzt wird, sondern vollzieht sich beispielsweise durch die von den Fasern aus der ersten Fällungsstufe mitgeschleppte Fällbadflüssigkeit.
Um die Durchkoagulation der Fasern im spannungslosen Zustand langsam zu gestalten, ist es vorteilhaft, wenn die Fasern nur wenig Fällbadflüssigkeit aus der ersten Fällungsstufe mitschleppen. In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens können die Fasern in den weiteren Fällungsstufen, also beispielsweise auf dem Siebband zusätzlich mit Wasser behandelt werden, um bereits Fällbadflüssigkeit abzuwaschen.
Es ist auch möglich, die Fasern nach der ersten Fällungsstufe über zwei Galetten so zu führen, daß die Fasern zwischen den Galetten frei durchhängen, und wobei die Koagulation in der zweiten Fällungsstufe durch das aus der ersten Fällungsstufe durch die Fasern mitgeschleppte Koagulationsmittel erfolgt. Im Unterschied zu Fasern, die ohne Durchhang und somit unter Spannung über Galetten geführt werden, befinden sich die durchhängenden Fasern in einem spannungslosen Zustand im Sinne der vorliegenden Erfindung. Günstig ist es, wenn der Durchhang in etwa konstant ist. Dies läßt sich durch einfache Regelung der Geschwindigkeit der nachfolgenden Galetten erreichen. Beispielsweise kann die zweite Galette eine geringere Oberflächengeschwindigkeit aufweisen als die erste Galette.
Der Abstand zwischen den beiden Galetten sollte groß sein, beispielsweise in der Größenordnung von 2 m, um den spannungslosen Zustand der Fasern möglichst über einen längeren Zeitraum aufrecht zuerhalten. Zudem hat es sich auch als günstig erwiesen, wenn die Fasern bei der Trocknung unter einer Spannung von kleiner als 1 cN/tex, bevorzugt in spannungslosen Zustand gehalten werden.
Wie oben bereits ausgeführt, sollen sich die Fasern nur eine sehr kurze Zeit in der ersten Fällstufe befinden. Die Verweilzeit in der ersten Fällungsstufe soll bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur so lange dauern, bis die Faserdimension fixiert ist und sich eine Haut gebildet hat, die ein Verkleben der Fasern untereinander verhindert. Bevorzugt werden die Fasern daher in einem Zeitraum tF kleiner als 0,02 s durch die erste Fällungsstufe geleitet, das sehr vorteilhaft in Form eines Trichterfällbades vorliegen kann, da sich bei einem Trichterfällbad recht einfach die Höhe des Fällmediums einstellen läßt, was für die oben beschriebene Optimierung der Anzahl der Faserverklebungen günstig ist.
Als Fällmedium wird bevorzugt wässriges NMMO mit einer NMMO-Konzentration größer als 10%, insbesondere größer als 15% eingesetzt. Die Temperatur des Fällmediums in der ersten Fällungsstufe ist vorzugsweise kleiner als 15°C, insbesondere kleiner als 8°C.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft so durchgeführt, daß die Größe KF = tF·c/T, wobei c die Cellulosekonzentration der Lösung in kg Cellulose pro kg Lösung (also kg/kg) darstellt, T der Einzeltiter der Fasern in g/m und tF die Verweilzeit in s im Fällbad ist, kleiner als 12 sm/g, vorzugsweise kleiner als 10 sm/g ist. Der Einzeltiter einer Faser wird üblicherweise in dtex angegeben, wobei 1 dtex definiert ist als 1 g/(10.000 m). Eine Faser mit einem Einzeltiter von 2 dtex entspricht somit 2 g/(10.000 m) also 2 10-4 g/m.
Für die Herstellung der Celluloselösung wird bevorzugt eine Cellulose eingesetzt, die aus einer Mischung von Zellstoffen besteht, die einen unterschiedlichen Polymerisationsgrad (DP) aufweisen. Die Cellulosekonzentration in der Lösung sollte geringer als 15 Gew.%, bevorzugt geringer als 12 Gew.% sein, also entsprechend kleiner als 0,15 bzw. 0,12 kg Cellulose pro kg Lösung.
Wie bereits oben ausgeführt, sollte der spannungslose Zustand der Fasern nach der ersten Fällungsstufe über einen längeren Zeitraum vorliegen. Die Größe KR = tR·c/T, wobei c die Cellulosekonzentration der Lösung in kg/kg darstellt, T der Einzeltiter der Fasern in g/m und tR die Verweilzeit in s der Fasern im spannungslosen Zustand ist, sollte daher größer als 110 sm/g, bevorzugt größer als 190 sm/g sein.
Die Aufgabe wird auch durch cellulosische Fasern, hergestellt aus einer Lösung von Cellulose in einem tertiären Aminoxid und ggf. Wasser, gelöst, wobei die Fasern eine Kenngröße F aufweisen, die definiert ist als: F = -0,8754·P - 3,8532·L(004) + 19,2136·L(110) + 0,05395·L(004) P - 1,6483·L(110)2 + 4,4283·L(004)/L(110) und die kleiner ist als 4, und wobei P die Porosität der Fasern in %, L(110) die Kristallitbreite in nm und L(004) die Kristallitlänge in nm bedeuten.
Bevorzugt ist die Kenngröße F kleiner als 3,3.
Vorzugsweise weisen die Fasern eine Orientierung der amorphen Bereiche fa kleiner als 0,46, insbesondere kleiner als 0,39 auf.
Die Kristallitbreite L(110) ist bevorzugt kleiner als 3,5 nm, insbesondere kleiner als 3,2 nm, und die Kristallitlänge L(004) ist bevorzugt kleiner als 14 nm, insbesondere kleiner als 13,5 nm.
Die Doppelbrechung ist bevorzugt kleiner als 0,040, insbesondere kleiner als 0,035, wobei diese an einer trockenen Faser mit einem Durchmesser von kleiner als 15 µm bestimmt wurde.
Wie in den nachfolgenden Beispielen gezeigt wird, weisen die erfindungsgemäßen Fasern nur eine sehr geringe Neigung zur Fibrillierung auf. Der Anfangsmodul der erfindungsgemäßen Fasern ist geringer als der üblicher Lyocell-Fasern, was den Vorteil hat, daß aus den erfindungsgemäßen Fasern hergestellte Gewebe einen weichen Griff besitzen.
Zur Messung der Fibrillierungsneigung der Fasern dient die in Figur 1 schematisch dargestellte Naßscheuertestapparatur. Die Naßscheuertestapparatur besteht im wesentlichen aus den Elementen 1 bis 6, die im folgenden erläutert werden:
In einem PVC-Block 1 werden 50 Fasern 2 fixiert. Die Scheuerbelastung wird dadurch erzeugt, daß die Fasern 2 über einen rotierenden Glasstab 5 mit 6 mm Durchmesser geführt wird, an dem ein Keramikstab 4 mit 2,5 mm Durchmesser befestigt ist. Der Glasstab 5 und mit ihm der Keramikstab 4 rotieren mit 25 Umdrehungen pro Minute. Durch Betropfen mit Wasser 3 werden die durch ein Gewicht 6 von 3 g gestrafften Fasern naß gehalten. Der Naßscheuertest wird zwei Minuten lang durchgeführt. Die mit der beschriebenen Apparatur erzeugte definierte und reproduzierbare Fibrillierung wurde auf einer Skala mit den Noten 1 bis 6 durch mikroskopische Auswertung der gescheuerten, etwa 3 mm langen Faserbereiche beurteilt.
Zur Beurteilung der durch das Scheuern erzeugten Fibrillierung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Begriffe primäre und sekundäre Fibrillierung einzuführen.
Primäre Fibrillierung bedeutet, daß nur an der Faseroberfläche Fibrillen beobachtet werden.
Sekundäre Fibrillierung bedeutet, daß die Fibrillen auch in tieferen Schichten der Fasern beobachtet werden. Je stärker die Sekundärfibrillierung fortschreitet, desto länger und dicker werden die Fibrillen.
Mit den eben beschriebenen Begriffen wurde eine Notenskala von 1 bis 6 definiert. Dabei bedeutet die
  • Note 1 keinerlei Fibrillen
  • Note 2 schwache Primärfibrillierung
  • Note 3 starke Primärfibrillierung
  • Note 4 schwache Sekundärfibrillierung
  • Note 5 starke Sekundärfibrillierung
  • Note 6 die Schädigung der gesamten Faseroberfläche durch Primär- und Sekundärfibrillierung, wie sie an üblichen Lyocell-Fasern beobachtet wird, die nicht speziell behandelt wurden.
Für jedes der nachfolgenden Beispiele wurde der Naßscheuertest jeweils fünfmal durchgeführt und eine mittlere Note berechnet.
Die Strukturdaten, d.h. die Orientierung der amorphen Bereiche fa, die Orientierung der kristallinen Bereiche fc, Kristallitlänge L(110), Kristallitbreite L(004) und der kristalline Orientierungswinkel und die Doppelbrechung, der Fasern wurde mit WAXS Wide Angle X-Ray Scattering) also Röntgenweitwinkelstreuungs-Messungen bestimmt. Dazu wurde ein Diffraktometer der Firma STOE & CIE GmbH (45 kV, 40 mA, CU Kα) und einem positionsempfindlichen Detektor derselben Firma bestimmmt. Die untersuchten Fasern wurden dazu parallel auf Rähmchen gewickelt, und es wurde in Transmission gemessen.
Die Porosität der Fasern berechnet sich aus dem Wasserrückhaltevermögen WRV der Fasern nach folgender Gleichnung: P = 1/[1 + (1/((WRV + 1)·ρ Cell))·(ρ Wasser/(1 - (WRV + 1)-1))] wobei ρCell die Dichte von Cellulose (= 1,5 g/ml) und ρWasser die Dichte von Wasser bei 20°C (= 0,998 g/ml) bedeuten. Das Wasserrückhaltevermögen wurde nach der Norm DIN 53814 (2/74) bestimmt.
Als Maß für die Anfärbtiefe wird in den Beispielen der L-Wert in % angegeben. Der L-Wert ist ein Meßwert für eine Reflexion. Je geringer der L-Wert ist, um so höher ist die Farbstoffaufnahme und damit die Anfärbtiefe. Die Bestimmung des L-Wertes erfolgte an einem Strickschlauch, der mit Farbstoff Solophenylblau GL gefärbt wurde. Der L-Wert wurde mit einem CHROMAMETER CR300 der Fa. MINOLTA bestimmt.
In den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden Lyocell-Fasern hergestellt, in dem eine Lösung aus Cellulose, NMMO, Wasser und Gallussäurepropylester als Stabilisator durch eine Spinndüse mit 50 Löchern und einem Lochdurchmesser von 130 µm zu Fasern versponnen wurden. Die Düsentemperatur betrug 112°C, bzw. 109°C bei Beispiel 4. Die Fasern wurden in einem Luftspalt von 130 mm Länge, bzw. 135 mm bei Beispiel 4, verstreckt und dabei mit Luft quer zum Faserbündel angeblasen. Als Fällbad wurde ein Trichterfällbad eingesetzt.
Beispiel 1
Die Spinnlösung bestand aus 9 Gew.% eines Zellstoffs mit einem Polymerisationsgrad (DP) von etwa 650, 1 Gew.% eines Zellstoffs mit einem DP von etwa 6000, entsprechend einer Cellulosekonzentration von 0,1 (kg Cellulose/kg Lösung), 77,8 Gew.% NMMO, 12,1 Gew.% Wasser und 0,1 Gew.% Gallussäurepropylester. Nach Durchlaufen das Luftspalts wurden die Fasern in einem Trichterfällbad koaguliert. Die Flüssigkeitshöhe im Fällbad betrug 20 mm, und als Fällbadflüssigkeit wurde 25%iges wässriges NMMO mit einer Temperatur von 5°C eingesetzt.
Die aus der ersten Fällungsstufe austretenden Fasern wurden mit einer Geschwindigkeit von 65 m/min direkt mit einer Galette abgezogen und zu einer zweiten Galette geführt. Die zweite Galette befand sich in einem Abstand von 2 m von der ersten Galette und wurde mit der gleichen Oberflächengeschwindigkeit betrieben. Die Fasern wurden anfangs so an den Galetten angelegt, daß sie einen freien Durchgang zwischen diesen aufwiesen. Nach Verlassen der zweiten Galette erfolgte eine Wäsche, Avivierung und Trocknung der Fasern.
Die Eigenschaften der gemäß diesem Beispiel hergestellten erfindungsgemäßen Fasern werden in der nachfolgenden Tabelle zusammen mit denen weiterer erfindungsgemäß hergestellter Fasern und gemäß Vergleichsbeispielen hergestellten Fasern zusammengefaßt.
Beispiel 2
Cellulosische Fasern wurden wie unter Beispiel 1 ausgeführt hergestellt. Die aus dem Fällbad austretenden Fasern wurden ebenfalls mit einer Geschwindigkeit von 65 m/min direkt nach dem Fällbad mit einer Galette abgezogen und von dort allerdings spannungslos auf ein langsam laufendes Siebband abgelegt. Auf diesem erfolgte nach etwa 2 min eine Behandlung mit Wasser, um das restliche NMMO auszuwaschen. Anschließend wurden die Fasern aviviert und getrocknet und vom Siebband abgezogen und auf eine Spule gewickelt.
Beispiel 3
Die Herstellung der Fasern erfolgte wie unter Beispiel 1. Bei diesem Beispiel wurden die Fasern allerdings mit einer Geschwindigkeit von 250 m/min direkt nach dem Fällbad mit einer Galette abgezogen und zu einer zweiten Galette im Abstand von 2 m geführt. Die Geschwindigkeit der zweiten Galette war um 3% geringer als die der ersten Galette, und die Fasern befanden sich in einem spannungslosen Zustand zwischen den beiden Galetten.
Beispiel 4
Die Spinnlösung bestand aus 10,5 Gew.% eines Zellstoffs mit einem DP von etwa 650, 0,9 Gew.% eines Zellstoffs mit einem DP von etwa 6000, entsprechend einem Celluloseanteil von 0,114, 77,5 Gew.% NMMO, 11 Gew.% Wasser und 0,1 Gew.% Gallussäurepropylester. Nach Durchlaufen das Luftspalts wurden die Fasern in einem Trichterfällbad koaguliert. Die Flüssigkeitshöhe im Fällbad betrug 20 mm, und als Fällbadflüssigkeit wurde 15%iges wässriges NMMO mit einer Temperatur von 5°C eingesetzt.
Die aus dem Fällbad austretenden Fasern wurden mit einer Galette mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min abgezogen und auf einem Siebband abgelegt. Dort wurden die Fasern spannungslos gewaschen, aviviert und getrocknet. Anschließend wurden sie vom Siebband abgenommen und auf eine Spule gewickelt.
Beispiel 5 (Vergleichsbeispiel)
Die Spinnlösung bestand aus 9,6 Gew.% eines Zellstoffs mit einem DP von etwa 650, 2,4 Gew.% eines Zellstoffs mit einem DP von etwa 1700, entsprechend einer Cellulosekonzentration von 0,12, 76,9 Gew.% NMMO, 11 Gew.% Wasser und 0,1 Gew.% Gallussäurepropylester. Nach Durchlaufen das Luftspalts wurden die Fasern in einem Trichterfällbad koaguliert. Die Flüssigkeitshöhe im Fällbad betrug 38 mm, und als Fällbadflüssigkeit wurde 5%iges wässriges NMMO mit einer Temperatur von 15°C eingesetzt.
Die aus dem Fällbad austretenden Fasern wurden mit einer Galette mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min abgezogen und direkt über weitere Galetten zu einer kontinuierlichen Waschstrecke geführt. Bei diesem Beispiel zeigten die Fasern zwischen den Galetten keinen Durchhang, sondern sie wurden in gestrafftem Zustand, also unter Spannung, über diese geführt.
Nach der Wäsche erfolgte ebenfalls kontinuierlich eine Avivierung, Trocknung und Aufwicklung.
Beispiel 6 (Vergleichsbeispiel)
Die Spinnlösung bestand aus 10,5 Gew.% eines Zellstoffs mit einem DP von etwa 650, 0,9 Gew.% eines Zellstoffs mit einem DP von etwa 6000, entsprechend einer Cellulosekonzentration von 0,114, 77 Gew.% NMMO, 11,5 Gew.% Wasser und 0,1 Gew.% Gallussäurepropylester. Nach Durchlaufen das Luftspalts wurden die Fasern in einem Trichterfällbad koaguliert. Die Flüssigkeitshöhe im Fällbad betrug 40 mm, und als Fällbadflüssigkeit wurde vollentsalztes Wasser mit einer Temperatur von 13°C eingesetzt.
Die aus dem Fällbad austretenden Fasern wurden mit einer Galette mit einer Geschwindigkeit von 100 m/min abgezogen und wie in Beispiel 5 direkt über weitere Galetten unter Spannung zu einer kontinuierlichen Waschstrecke geführt. Nach der Wäsche erfolgte ebenfalls kontinuierlich eine Avivierung, Trocknung und Aufwicklung.
In der folgenden Tabelle sind die an den gemäß den Beispielen 1 bis 6 hergestellten Fasern erhalten Eigenschaften und Daten zusammengefaßt.
Beispiel 1 2 3 4 5 6
c/(kg/kg) 0,10 0,10 0,10 0,114 0,12 0,114
T/dtex 2,2 2,2 2,2 2,2 2,2 1,6
tF/s 0,0185 0,0185 0,0048 0,012 0,0228 0,024
KF/(sm/g) 8,4 8,4 2,2 6,2 12,4 17,1
tR/s 1,8 > 9 0,5 > 6 0 0
KR/(sm/g) 818 > 4000 227 > 3000 0 0
Bruchdehnung/% 12,4 17,2 10,3 10,2 7,6 7,2
Festigkeit/(cN/tex) 23,1 20,4 23,0 21,7 38,4 33,0
Modul 0,6%/(cN/tex) 1275 826 1127 779 1654 1454
Doppelbrechung 0,0394 0,0333 0,0351 0.0375 0,0438 0,0453
Kristallinität/% 52,0 53,7 54,7 50,9 52,6 53,4
Orientierung kristalline Bereiche fc 0,943 0,873 0,944 0,920 0,961 0,967
Orientierung amorphe Bereiche fa 0,332 0,162 0,121 0,306 0,466 0,506
Orientierungswinkel 29,5 33,7 32,5 30,9 26,3 25,1
Porosität P/% 55,3 59,4 54,1 57,8 47,1 46,2
L(110)/nm 2,9 3,0 3,1 2,9 3,9 4,1
L(004)/nm 13,4 11,5 13,9 13,3 16,0 15,9
Kenngröße F 2,3 0,3 3,2 1,8 5,8 6,2
L-Wert/% 38,7 22,74 31,17 21,5 43,3 41,8
Fibrillationsnote 1,5 1 3 1,5 5,5 6
Die Daten in der Tabelle belegen, daß erfindungsgemäß hergestellte Fasern (Beispiele 1 bis 4) sich durch eine sehr geringe Neigung zur Fibrillisation auszeichnen. Mit Ausnahme des Beispiels 3, wo nur eine Fibrillationsnote von 3 erreicht wird, zeigen die Fasern keinerlei Fibrillen (Beispiel 2), bzw. nur eine geringfügige Tendenz zur Bildung von Primärfibrillen (Beispiele 1 und 4). Die durch die Vergleichsbeispiele (Beispiele 5 und 6) repräsentierten üblichen Lyocell-Fasern zeigen demgegenüber eine starke Sekundärfibrillenbildung.
Die besten Fibrillationsnoten werden bei den Fasern erreicht, die auf dem Siebband spannungslos abgelegt wurden (Beispiele 2 und 4), wobei sich auch zeigt, daß die Fasern, die dabei über einen längeren Zeitraum in dem spannungslosen Zustand gehalten wurden, d.h. länger als 9 s in Beispiel 2, entsprechend einem KR von größer als 4000, die besten Ergebnisse ergeben.
Die Daten zeigen auch, daß die erfindungsgemäß hergestellten Fasern einen geringeren L-Wert und somit eine höhere Anfärbtiefe aufweisen als die Fasern der Vergleichsbeispiele. Eine höhere Anfärbtiefe hat bei der Herstellung von Textilien den Vorteil, daß eine schnellere und intensivere Anfärbung möglich ist, und die Möglichkeiten einer gemeinsamen Anfärbung mit anderen Materialien, z.B. in Mischgeweben, erweitert werden.
Die Beispiele belegen damit, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf wirkungsvolle Weise und unter ökonomischer Verfahrensführung, d.h. ohne Einsatz weiterer Chemikalien, Fasern mit extrem geringer Neigung zur Fibrillierung hergestellt werden können. Die erfindungsgemäßen Faser zeichnen sich, wie die in der Tabelle aufgeführten Daten, die mittels Röntgenweitwinkelstreuungsmessungen bestimmt wurden, belegen, durch eine neue Struktur gegenüber üblichen Lyocell-Fasern aus. Die Festigkeit der erfindungsgemäßen Fasern ist zwar gegenüber der üblicher Lyocell-Fasern geringer, dies ist aber für den Einsatz der Fasern im textilen Bereich nicht nachteilig, da in diesem keine hohen Festigkeiten erforderlich sind. Neben dem oben bereits erwähnten weicheren Griff von textilen Flächengebilden, den die erfindungsgemäße Fasern aufgrund ihres niedrigeren Moduls ergeben, wird durch den niedrigeren Modul der Fasern die Verarbeitung bei der Herstellung von Zettel- und Kettbäumen und deren Weiterverarbeitung auf Webstühlen und Wirkmaschinen erleichtert.

Claims (20)

  1. Verfahren zur Herstellung von cellulosischen Fasern aus einer Lösung von Cellulose in einem tertiären Aminoxid und ggf. Wasser, wobei die durch eine Spinndüse zu Fasern geformte Lösung in mindestens zwei Stufen koaguliert wird und die Fasern anschließend gewaschen und getrocknet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Koagulation in mindestens zwei Stufen derart erfolgt, daß die Verweilzeit der Fasern in der ersten Fällungsstufe so eingestellt wird, daß bei Verlassen der ersten Fällungsstufe lediglich die Klebrigkeit der Oberfläche der zu Fasern geformten Lösung unterbunden ist und in weiteren Fällungsstufen die Fasern in einem spannungslosen Zustand gehalten werden und beim Verlassen der letzten Fällungsstufe die Fasern durchkoaguliert sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern für die weiteren Fällungsstufen spannungslos auf einem Siebband abgelegt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern auf dem Siebband mit Wasser behandelt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern nach der ersten Fällungsstufe über zwei Galetten so geführt werden, daß die Fasern zwischen den Galetten frei durchhängen, und die Koagulation in der zweiten Fällungsstufe durch das aus der ersten Fällungsstufe durch die Fasern mitgeschleppte Koagulationsmittel erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Galette eine geringere Oberflächengeschwindigkeit aufweist als die erste Galette.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit tF der Fasern in der ersten Fällungsstufe kleiner als 0,02 s ist.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe KF = tF·c/T, wobei c die Cellulosekonzentration der Lösung in kg Cellulose pro kg Lösung darstellt, T der Einzeltiter der Fasern in g/m und tF die Verweilzeit in s in der ersten Fällstufe ist, kleiner als 12 sm/g, vorzugsweise kleiner als 10 sm/g ist.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe KR = tR·c/T, wobei c die Cellulosekonzentration der Lösung in kg Cellulose pro kg Lösung darstellt, T der Einzeltiter der Fasern in g/m. und tR die Verweilzeit in s der Fasern im spannungslosen Zustand ist, größer als 110 sm/g, bevorzugt größer als 190 sm/g ist.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Fällungsstufe ein Trichterfällbad eingesetzt wird.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Fällungsstufe ein Fällmedium mit einer Temperatur kleiner als 15°C, bevorzugt kleiner als 8°C eingesetzt wird.
  11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern bei der Trocknung unter einer Spannung von kleiner als 1 cN/tex, bevorzugt in spannungslosem Zustand, gehalten werden.
  12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Fällmedium wässriges N-Methylmorpholin-N-oxid (NMMO) mit einer NMMO-Konzentration größer als 10%, bevorzugt größer als 15%, eingesetzt wird.
  13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Cellulose eine Mischung aus Zellstoffen eingesetzt wird, die einen unterschiedlichen Polymerisationsgrad (DP) aufweisen.
  14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Cellulosekonzentration in der Lösung kleiner als 15 Gew.%, bevorzugt kleiner als 12 Gew.% ist.
  15. Cellulosische Fasern hergestellt aus einer Lösung von Cellulose in einem tertiären Aminoxid und ggf. Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kenngröße F = -0,8754·P - 3,8532·L(004) + 19,2136·L(110) + 0,05395·L(004)·P - 1,6483·L(110)2 + 4,4283·L(004)/L(110) besitzen, die kleiner ist als 4, wobei P die Porosität der Fasern in %, L(110) die Kristallitbreite in nm und L(004) die Kristallitlänge in nm bedeuten.
  16. Cellulosische Fasern nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kenngröße F kleiner ist als 3,3.
  17. Cellulosische Fasern nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierung der amorphen Bereiche fa kleiner als 0,46, vorzugsweise kleiner als 0,39 ist.
  18. Cellulosische Fasern nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristallitbreite L(110) kleiner als 3,5 nm ist.
  19. Cellulosische Fasern nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristallitlänge L(004) kleiner als 14 nm, vorzugsweise kleiner als 13,5 nm ist.
  20. Cellulosische Fasern nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelbrechung kleiner als 0,040, bevorzugt kleiner als 0,035 ist.
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